-
Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Darstellung von Echosignalen, die mit Hilfe eines Ultraschall-Prüfgeräts für die zerstörungsfreie
Prüfung
eines Prüfkörpers gewonnen
werden.
-
Für
die zerstörungsfreie
Prüfung
eines Werkstücks
durch Ultraschall sind geeignete Prüfgeräte bekannt. Ganz allgemein
verwiesen wird auf das DE-Buch
von J. und. H. Krautkrämer,
Werkstoffprüfung
mit Ultraschall, sechste Auflage.
-
Der Winkelprüfkopf gibt hochfrequente Schallimpulse
(ca. 1–10
MHz) ab, die in das zu prüfende
Werkstück
eingeschallt werden und die dann einerseits an der Frontfläche reflektiert
werden und zum Winkelprüfkopf
zurücklaufen
und die andererseits in das Werkstück eindringen, wo sie an einer Rückwand des
Werkstücks
mindestens einmal reflektiert werden. An inneren Inhomogenitäten, wie zum
Beispiel an einem Materialfehler, treten Schallreflexionen auf,
die vom Winkelprüfkopf
wieder empfangen und im Ultraschallgerät verarbeitet werden.
-
Es wird nach dem Impuls-Echoverfahren
gearbeitet. Der Winkelprüfkopf
gibt vorzugsweise periodisch Ultraschallimpulse ab und empfängt danach Echo signale
dieser abgegebenen Ultraschallimpulse. Im Allgemeinen ist das Echosignal
der Frontfläche
ein besonders starkes Signal, das die weiteren Echosignale übersteigt.
Die weiteren Echosignale stammen aus dem Werkstück und insbesondere von der
Rückwand
des Werkstücks.
Insoweit ist das Prüfungsverfahren
für Werkstücke geeignet,
deren Frontfläche
im Wesentlichen parallel zur Rückwand verläuft, so
dass es zur Ausbildung mehrerer Hin- und Hergänge des Ultraschallimpulses
im Werkstück kommt.
-
Der Winkelprüfkopf wird neben den zu prüfenden Bereich
angeordnet und das Schallsignal wird sozusagen seitlich in den relevanten
Bereich eingeschallt. Dies ist beispielsweise bei der Ultraschallprüfung von
Schweißnähten der
Fall.
-
Ein Winkelprüfkopf arbeitet über einen
Fuß aus
Plexiglas mit Schrägeinschallung.
Die Ultraschallwelle läuft
in das Material hinein, bis an einer Grenzfläche eine teilweise oder völlige Reflexion stattfindet.
Liegt die reflektierende Fläche
senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, so wird die Schallwelle in ihre
ursprüngliche
Richtung reflektiert und erreicht nach einer gewissen Laufzeit wieder
einen im Winkelprüfkopf
angeordneten piezoelektrischen Schwinger, der sie in einen elektrischen
Impuls zurückverwandelt.
Der zurückkehrende
Ultraschall wird zum Teil an der Grenzfläche Schwinger-Werkstücksoberfläche erneut
reflektiert, dieser kleine Schallanteil durchläuft das Werkstück ein zweites
Mal. Auf diese Weise entsteht beim Impuls-Echoverfahren durch mehrfache Reflexion
an Grenzflächen
(Prüfteil-Rückwand oder Fehler) eine sogenannte
Echofolge.
-
Bei einem ungestörten Prüfkörper wird der Schall also jeweils
zwischen Frontfläche
und Rückwand
des Prüfkörpers reflektiert
und läuft
unter einem bestimmten Winkel immer weiter in die vom Winkelprüfkopf wegweisende
Richtung in den Prüfkörper hinein.
-
Bei der Überprüfung von Schweißnähten wird
der Winkelprüfkopf
entlang der Schweißnaht
bewegt, bis ein maximales Fehlerecho entsteht. Die empfangenen Echosignale
werden dabei unmittelbar auf dem Monitor dargestellt. Die Darstellung
erfolgt allgemein als sogenanntes A-Bild, bei dem über der Zeitachse
die Spannungswerte der empfangenen Echosignale dargestellt werden.
Bei mehrfachen Hin- und Hergängen
zwischen Frontfläche
und Rückwand erhält man eine
Folge gleichabständiger
Echosignale, deren Amplitude mit wachsender Zeit im Allgemeinen
abnimmt. Dabei werden die einzelnen Hin- und Hergänge, also
die Strecke des Schall von der Frontfläche zur Rückwand und umgekehrt, jeweils
als Bein bezeichnet. Ausgehend vom Winkelprüfkopf wird also zunächst ein
erstes Bein erzeugt, das von der Frontfläche schräg bis hin zur Rückwand verläuft. Dort
wird der Schall reflektiert und es bildet sich ein zweites Bein,
welches von der Rückwand
bis zur Frontfläche
verläuft,
usw..
-
Die Position Ortung eines Reflektors
(Fehlers) im Prüfstück wird
auf Basis der bekannten und gemessenen Daten errechnet. Die Echoamplitude wird
für eine
Abschätzung
der Fehlergröße herangezogen.
Dies ist jedoch nicht zuverlässig
möglich,
da die Echoamplitude wesentlich mehr Einflüssen unterworfen ist als die
Schallaufzeit.
-
Es sind Verfahren bekannt, die eine
Abschätzung
der Fehlergröße oder
der Ungänze
erlauben. In diesen Verfahren wird die Größe (Durchmesser) eines Modellreflektors
(Kreisscheibe, zylinderförmiger Reflektor)
abgeschätzt.
Die so ermittelte Größe ist nicht
identisch mit der tatsächlichen
Fehlergröße und wird
daher als äquivalenter
Kreisscheiben- bzw. Querbohrungsdurchmesser bezeichnet. Bei Verwendung
von Kreisscheibenreflektoren hat sich die kürzere Bezeichnung Ersatzreflektorgröße (ERG) durchgesetzt.
Dass die tatsächliche
Fehlergröße nicht
mit der Ersatzreflektorgröße übereinstimmt, liegt
daran, dass die von einem natürlichen
Fehler reflektierten Schallanteile zusätzlich durch die Form, Orientierung
und Oberflächenbeschaffenheit
des Fehlers beeinflusst werden. Da bei der manuellen Ultraschallprüfung weitergehende
Untersuchungen hierzu schwierig und wenig praktikabel sind, werden in
den meisten Spezifikationen und Richtlinien zur Ultraschallprüfung deshalb
die Kriterien zur Registrierung von Fehlstellen an eine bestimmte
Ersatzreflektorgröße geknüpft. Das
bedeutet: Der Prüfer
ermittelt, ob eine aufgefundene Fehlstelle die Ersatzreflektorgröße erreicht
oder überschreitet,
die als Grenzwert (Registriergrenze) im Regelwerk angegeben wurde.
Darüber
hinaus muss er weitere Untersuchungen durchführen, zum Beispiel zu Registrierlänge, Echodynamik
usw., die aber an dieser Stelle nicht weiter diskutiert werden sollen.
-
Problematisch ist jedoch insbesondere
bei der Untersuchung mit einem Winkelprüfkopf, dass dann. die Fehlstelle,
beispielsweise ein Lunker, im Extremfall parallel zum Schallweg
ausgerichtet ist, die Wahrscheinlichkeit sehr hoch ist, dass der
Schall die Fehlstelle verfehlt. Trifft der Schall dagegen auf die
Fehlstelle, wird er reflektiert und das Signal registriert. Auf
Basis der Ersatzreflektorgröße ergibt
sich eine Fehlstelle, die auf dem Monitor sehr klein erscheint.
Es wird nicht deutlich, dass sich die Fehlstelle in Richtung des
Schallwegs in erheblich größerem Maße erstreckt.
-
Hier setzt nun die vorliegende Erfindung
an. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Auswertung von Ultraschallsignalen
die mit Hilfe eines Ultraschall-Prüfgeräts für die zerstörungsfreie Prüfung eines
Prüfkörpers gewonnen
werden, zu verbessern. Aussagen über
die Ausrichtung des Fehlers und die Fehlerart, beispielsweise ob
der Fehler flächig
oder voluminös
ist, sollen erleichtert werden. Der Prüfer soll schnell, einfach und
zuverlässig
erkennen können,
ob es sich bei einem aufgefundenen Signal um einen relevanten Fehler
handelt.
-
Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
-
Im Sinne der vorliegenden Erfindung
ist der Begriff Fehler nicht nur wörtlich, also nicht nur im Sinne
von Ungänze
zu verstehen, sondern soll vielmehr im Sinne von signifikantem Signal
verstanden werden. Die Erfindung beinhaltet also das Auffinden jeglicher
relevanter Stellen in einem Prüfkörper.
-
Das Messergebnis wird nicht oder
nicht nur als sog. A-Bild dargestellt, sondern es wird die Prüfkörpergeometrie
auf dem Display gezeigt. Die Prüfkörpergeometrie
wird besonders deutlich, wenn der Prüfkörper im Querschnitt dargestellt
wird. Dies ist möglich,
wenn die Wanddicke des Prüfkörpers bekannt
ist. Da zusätzlich
auch der Einschallwinkel, mit dem der Schall ausgehend vom Winkelprüfkopf in den
Prüfkörper eingeschallt
wird, bekannt ist, ist es auch möglich
den Schallverlauf durch den Prüfkörper darzustellen.
Besonders informativ ist die Darstellung dann, wenn auch die Abmessungen
relevanter zu untersuchender Bereiche in die Querschnittsdarstellung aufgenommen
werden können.
Dies ist insbesondere bei der Untersuchung von Schweißnähten hilfreich und
leicht möglich.
Es ergibt sich also eine Darstellung, in der beispielsweise zwei
Stahlplatten, die endseitig über
eine Schweißnaht
miteinander verbunden sind, im Querschnitt dargestellt sind. Entsprechend ist
zwischen den beiden Stahlplatten die Schweißnaht durch Linsen dargestellt.
Mit Hilfe der Vergleichskörpermethode
wird ein ermittelter Fehler direkt maßstäblich in diesem Querschnittsbild
dargestellt.
-
Es ist also erkennbar, welchen Weg
der Schall ausgehend vom Winkelprüfkopf durch den Prüfkörper nimmt
und in welchem Bein bzw. an welcher Stelle der Schall auf den Fehler
trifft. Voraussetzung für
ein solches System ist, wie bereits erläutert, dass der Einschallwinkel
sowie die Wanddicke des Prüfkörpers bekannt
sind. Aus diesen Informationen lässt
sich der Schallweg für
ein Bein und damit der Übergang
von einem Bein zum nächsten
bzw. der Punkt an dem die Reflektion des Schalls an der Frontfläche oder
an der Rückwand
erfolgt, leicht berechnen.
-
Auf Basis dieser Darstellung ist
es möglich, den
Prüfer
mit relevanten Informationen über
den Fehler, insbesondere über
seine Größe und Ausrichtung
zu informieren, wenn der Prüfer
nach dem nachfolgend beschriebenen Verfahren vorgeht.
-
Zunächst züchtet der Prüfer dann,
wenn er auf dem Monitor einen Fehler oder ein entsprechendes Signal
aufgefunden hat, dieses entsprechend hoch und speichert das optimierte,
auf dem Display dargestellte Bild ab. Der Fehler wird dabei nach
der Vergleichskörpermethode,
also auf Basis einer Ersatzreflektorgröße abgeschätzt und auf dem Display durch
ein Fehlersignal maßstäblich angezeigt.
Das dargestellte Bild zeigt den Fehler nur, wie er sich auf Basis
der ein Einschallrichtung darstellt. Je nach Ausrichtung des Fehlers
kann dieser jedoch deutlich größer sein,
als er sich in diesem ersten Bild darstellt, insbesondere dann,
wenn sich seine Hauptausrichtung im Wesentlichen parallel zum Schallweg
erstreckt.
-
Deshalb wird in einem nächsten Verfahrensschritt
die Ultraschall-Prüfung
wiederholt, wobei sich der Winkelprüfkopf an einer anderen Position
befindet. Beispielsweise kann diese zweite Prüfung von der gegenüberliegenden
Seite des Fehlers aus durchgeführt
werden. Auch kann es sinnvoll sein, wenn der Winkelprüfkopf bezogen
auf den Fehler um etwa 90 ° versetzt
angeordnet ist. Es wird erneut ein Bild gezüchtet und der Fehler wiederum
auf Basis einer Ersatzreflektorgröße abgeschätzt und als Fehlersignal angezeigt.
Auch dieses Bild wird abgespeichert.
-
Anschließend werden die abgespeicherten Bilder
auf dem Display gleichzeitig dargestellt, also sozusagen übereinander
gelegt. Der aufgefundene Fehler ist dann entsprechend durch zwei
Fehlersignale, die sich aus den beiden Ersatzreflektorgrößen ergeben
haben, angezeigt, wodurch es dem Prüfer mög lich ist, auf den ersten Blick
zur erkennen, wie sich der Fehler in verschiedene Richtungen erstreckt. Es
ergibt sich somit eine zweidimensionale Darstellung des Fehlers.
-
Die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann dadurch erhöht
werden, dass der Fehler nicht nur aus zwei, sondern aus mehreren Richtungen
untersucht wird und eine entsprechende Anzahl Bilder übereinander
gelegt dargestellt wird.
-
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn
die Richtung des Winkelprüfkopfs
zum Fehler beibehalten, jedoch der Abstand verringert oder vergrößert wird. Dadurch
wird erreicht, dass sich der Fehler in einem anderen Bein des Schallwegs
befindet und der Schall somit unter einem anderen Winkel auf den
Fehler trifft. Um dem Prüfer
die Ausrichtung des Winkelprüfkopfs
zu erleichtern, erfolgt deshalb die Darstellung des Schallweges
auf dem Display vorteilhafterweise derart, dass leicht erkennbar
ist, aus welcher Bein die Echosignale stammen. Dies bedeutet, dass
die einzelnen Beine beispielsweise durch eine jeweils charakteristische
Linienart dargestellt werden, oder dass beispielsweise der Hintergrund
der einzelnen Beine in einer charakteristischen Art und Weise dargestellt wird.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante
wird der sich auf Basis der Vergleichskörpermethode ermittelte Fehler
ebenfalls in jedem abgespeicherten Bild anders dargestellt. Es ist
also beispielsweise leicht erkennbar, welches Bein oder welche Richtung
dem ermittelten Fehlersignal zu Grunde liegt. Dies erleichtert die
Abschätzung
bzw. Interpretation der Daten insbesondere in der Darstellung, in
der die ermittelten Fehlersignale übereinanderliegend dargestellt
werden.
-
In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsvariante
errechnet das Ultraschallgerät
bzw. ein darin befindlicher Rechner aus den bereits aus ver schiedenen
Richtungen ermittelten Fehlergrößen eine
Draufsicht auf den Fehler, sozusagen eine Darstellung des Fehlers
in der Prüfkörperebene.
Vorteilhafterweise kann diese Draufsicht auch parallel zur gleichzeitig
mit der Querschnittsdarstellung auf dem Display dargestellt werden,
das Display wird also in zwei Ansichten unterteilt. Vorzugsweise
ist auch in dem Draufsichtbild der relevante Bereich, beispielsweise
die Schweißnaht,
durch Linien dargestellte. Die Auswertung der Fehlerlänge in der
Prüfkörperebene
kann dabei vorteilhafterweise automatisch nach der Halbwertsmethode
erfolgen.
-
In der Draufsicht wird der Fehler
vorzugsweise in einem x-y-Diagramm dargestellt, bei dem auf einer
der Achsen die Breite und auf der anderen Achse die Länge des
Fehlers in Millimeter oder einer anderen geeigneten Einheit ablesbar
ist. Erfindungsgemäß wird bei
der Berechnung dieser Darstellung in der Draufsicht die Skalierung
automatisch ermittelt.
-
Grundsätzlich ist also möglich, den
Fehler dreidimensional darzustellen.
-
Vorteilhafterweise wird bei der Speicherung der
einzelnen relevanten Querschnittsbilder auch das A-Bild im Hintergrund
abgespeichert.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise
weiterhin dadurch verbessert werden, dass ein Farbdisplay verwendet
wird. Dadurch ist es möglich,
die aus den jeweiligen Positionen des Winkelprüfkopfes ermittelten Fehlersignale
jeweils in einer charakteristischen Farbe darzustellen, was die Qualität der Darstellung
hinsichtlich der Erkennbarkeit verbessert. Auch können die
verschiedenen Beine des Schallwegs farbig dargestellt werden, was ebenfalls
die Unterscheidung erleichtert. Neben LCD-Displays haben sich auch
andere Farbmonitore, beispielsweise Plasma-Displays bewährt.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante
weist der Winkelprüfkopf
einen Taster zur Aufnahme der Nullpunktposition zu Anfang des Prüf vorgangs
auf. Dies bedeutet, dass die Prüfung
an einer definierten Stelle auf den Prüfkörper beginnt, wobei diese Stelle
im System gespeichert wird. Somit ist es möglich, relevante Positionen
des Winkelprüfkopfes
im Nachhinein auf Basis der gespeicherten Daten nachzuvollziehen.
Der Winkelprüfkopf
weist hierzu Mittel auf, die dazu dienen, die jeweilige Position
auf der Oberfläche
des zu prüfenden
Körpers
in Bezug auf einen Ort anzugeben der zum Zeitpunkt des Messstartes
vorlag. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Digitalkamera erfolgen,
die mit dem Gehäuse des
Winkelprüfkopfs
fest verbunden ist. Sie ist so ausgerichtet, dass sie die Oberfläche des
zu prüfenden
Körpers
erfasst. Dabei soll sie möglichst
nahe an der Stelle ein Bild dieser Oberfläche liefern, an der einen Zentralstrahl
des aktiven Schallelements die Oberfläche durchtritt. Mittels dieser
Digitalkamera wird in Zeitabständen
ein elektronisches Bild von dem Teilstück Oberfläche, das sich jeweils unter
der Linse der Digitalkamera befindet, dass also in der Gegenstandsebene
liegt. Das Teilstück
kann beispielsweise die Abmessungen von wenigen Millimetern, beispielsweise
von 2 × 2
oder 4 × 4
mm haben. Vorzugsweise wird in vorgegebenen festen Zeitabständen von
der Digitalkamera ein Bild des jeweiligen Teilstücks Oberfläche. Hierzu wird auf die Anmeldung
DE 100 58 174 A1 des
gleichen Anmelders verwiesenen.
-
Ist die Schweißnahtgeometrie bekannt und im
Ultraschallprüfgerät bzw. im
Rechner gespeichert, können
sowohl räumliche
Grenzwerte als auch Grenzwerte bezüglich der zu berücksichtigenden Amplitude
eingegeben werden. Wenn die Nullpunktposition zu Anfang des Messvorgangs
ermittelt wurde, kann die Entfernung des Winkelprüfkopfes
von der Schweißnaht
auf Basis der Beinlänge
bzw. der Wanddicke und des Einschallwinkels jederzeit berechnet
werden. Somit ist es mit Hilfe einer Blendennachführung möglich, jederzeit
und unabhängig
von der Position des Winkelprüfkopfes
lediglich den Bereich der Schweißnaht auf dem Monitor darzustellen.
-
Mit Hilfe der beschriebenen Blendennachführung ist
es auch möglich,
eine Selektion der in der Draufsicht darzustellenden Fehler vorzunehmen. Beispielsweise
kann sinnvoll sein, wenn ein Fehler nur dann dargestellt wird, wenn
er eine bestimmte Größe aufweist.
Bezüglich
der Fehlergröße wird
also eine minimal und eine maximal zu berücksichtigende Amplitude als
Blende eingegeben. Möglich
ist auch die Eingabe lediglich der maximalen Amplitude, wobei weiter
bestimmte wird, dass ein Fehler nur dann gezeigt wird, wenn er die
Hälfte
der maximalen Amplitude übersteigt.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der nun folgenden
Beschreibung von nicht einschränkend
zu verstehenden Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung im folgenden
näher erläutert werden.
In dieser Zeichnung zeigen:
-
1:
eine Prinzipdarstellung des Schallverlaufs eines Ultraschallsignals
ausgehend von einem Winkelprüfkopf
durch einen Prüfkörper,
-
2:
eine beispielhafte erfindungsgemäße Darstellung
von zwei Messbildern in einem Auswertungsbild,
-
3:
eine beispielhafte erfindungsgemäße Darstellung
der gewonnenen Messdaten als Draufsicht.
-
1 zeigt
den prinzipiellen Aufbau einer Ultraschallmessung mit einem Winkelprüfkopf 10 als Ultraschall-Messgerät im Querschnitt.
Der Winkelprüfkopf 10,
der einen Sender und einen Empfänger beinhaltet,
ist mit einem Monitor 12, der wiederum ein Display 14 aufweist, über eine
Leitung 16 verbunden. An Stelle der Leitung 16 ist
auch eine andere Verbindungsart, beispielsweise per Funk, denkbar.
Der Winkelprüfkopf 10 kann
auch derart ausgeführt
sein, dass der Sender und Empfänger
getrennt voneinander angeordnet sind. Im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung
wird jedoch vor ausgesetzt, dass sich der Sender und der Empfänger im
Winkelprüfkopf 10 befinden
und das mit Hilfe des Echo-Impuls Verfahren gemessen wird.
-
Der Prüfkörper 18 ist hier ein
Teilstück
einer Stahlplatte, die mit einer zweiten Stahlplatte über eine
Schweißnaht 20 verbunden
ist. Der Prüfkörper 18 weist
eine Frontfläche 22 und
eine Rückwand 24 auf,
wobei der Winkelprüfkopf 10 auf
der Frontfläche 22 angeordnet
ist. Zwischen der Frontfläche 22 und der
Rückwand 24 ist
ein Schallweg 26 als Linie angedeutet. Ausgehend vom Winkelprüfkopf 20 wird
der Schall zunächst
in Form von Sendeimpulsen unter einem vorbestimmten Winkel α schräg in den
Prüfkörper 18 eingeschallt,
bildet ein erstes Bein 28 aus, wird dann an der Rückwand 24 reflektiert,
bildet ein zweites Bein 30 aus, gelangt wieder zur Frontfläche r,
wird erneut reflektiert und bildet ein drittes Bein 32 aus
usw.. In der beispielhaften Darstellung kreuzt der Schallweg 26 im
Bereich seines zweiten Beins 30 die Schweißnaht 20.
Aus einer Wanddicke 34 und dem Winkel α ist es leicht möglich, die
Länge eines
Beines 28, 30, 32 bzw. den Punkt des Übergangs
von einem Bein 28, 30, 32 zum nächsten zu
berechnen. Ist bekannt, welches Bein 28, 30, 32 auf
den Fehler 36 getroffen ist, kann unmittelbar auf den ungefähren Abstand
des Fehlers 36 zum Winkelprüfkopf 10 geschlossen
werden, zumindest ist klar, dass sich der Fehler auf der Wegstrecke
des entsprechenden Beins 28, 30, 32 befindet.
-
Trifft der Schall auf einen Fehler 36,
beispielsweise einen Lunker, wird er reflektiert und gelangt je
nach Ausrichtung des Fehlers 36 als Echosignal zurück zum Empfänger.
-
Erfindungsgemäß erfolgt die Darstellung der gewonnenen
Messdaten auf dem Display 14 in einem Querschnittsbild 38 (2). Die Frontfläche 22 und
die Rückwand 24 sowie
die Schweißnaht 20 sind als
Linien in einem Diagramm dargestellt, bei dem auf einer x-Achse
und einer y-Achse jeweils Längeneinheiten
aufgetragen sind. Vorzugsweise ist weiterhin der Schallweg
26 erkennbar,
der sich in die verschiedenen Beine 28, 30, 32 aufteilt.
-
Bei der Prüfung des Prüfkörpers 18 wird der Winkelprüfkopf 10 zunächst auf
die Frontfläche 22 aufgesetzt
und Ultraschallimpulse unter einem bestimmten Winkel alpha in den
Prüfkörper 18 eingeschallt.
-
Trifft der Schall auf einen Fehler 36,
wird dieser vorzugsweise nach einer Vergleichskörpermethode auf dem Display 14,
also im Querschnittsbild 38 als erstes Fehlersignal 40 dargestellt.
Es ist also die Aufgabe des Prüfers,
den Fehler 36 aufzufinden und von der ersten Position bzw.
Anordnung des Winkelprüfkopf 10 aus
ein optimales erstes Fehlersignal 40 zu züchten. Züchten bedeutet
in diesem Zusammenhang, dass der Prüfer versucht, das maximale
erste Fehlersignal 40 zu finden und darzustellen. Durch
die Vergleichskörpermethode
wird in die Erstreckung des Fehlers 36 in Bezug auf die
erste Anordnung des Prüfkopfes
ermittelt und das erste Fehlersignal 40 entsprechend maßstäblich auf
dem Display 14 dargestellt. Es ergibt sich ein erstes Messbild,
welches der Prüfer
im Ultraschall-Prüfgerät bzw. in
einem damit verbundenen Rechner speichert.
-
Es folgt das Auffinden und Züchten des
gleichen Fehlers 36 von einer zweiten Position oder Anordnung
des Prüfkopfes
aus, so dass die Erstreckung des Fehlers 36 in Bezug auf
die zweite Anordnung des Winkelprüfkopfs als zweites Fehlersignal 42 ebenfalls
maßstäblich auf
dem Display in einem zweiten Messbild dargestellt wird. Auch dieses
Messbild speichert der Prüfer.
-
Abschließend erfolgt die gleichzeitige
Darstellung des ersten und des zweiten Messbildes in einem Auswertungsbild 44 derart,
dass das erste Fehlersignal 40 und das zweite Fehlersignal 42 erkennbar
sind. Ein solches Auswertungsbild 44 ist in 2 gezeigt.
-
In dem in 2 gezeigten Auswertungsbild 44 sind
also zwei Messbilder übereinander
gelegt dargestellt. Dies ist daran erkennbar, dass zwei Schallwe ge 26a, 26b eingezeichnet
sind, die an verschiedenen Stellen an der Rückwand 24 und entsprechend
an verschiedenen Stellen an der Frontfläche 22 reflektiert
werden. Vorteilhafterweise weisen die beiden Schallwege 26 eine
unterschiedliche Linienart auf, um somit leichter voneinander unterschieden
werden zu können.
Erkennbar ist auch, dass beide Schallwege 26 jeweils ein
Fehlersignal 40, 42 erzeugt haben. Auch die Fehlersignale 40, 42 weisen vorteilhafterweise
eine unterschiedliche Darstellung auf, die jeweils an die Darstellung
des zugehörigen Beines 28, 30, 32 bzw.
des zugehörigen
Schallwegs 26 angepasst sein können. Somit ist leicht erkennbar, aus
welcher Anordnung des Winkelprüfkopfs 10 das jeweilige
Fehlersignal 40, 42 stammt. Auch kann es sinnvoll
sein, wenn die Darstellung der Fehlersignale 40, 42 in
Abhängigkeit
an die ermittelte Amplitude kodiert, insbesondere farbkodiert erfolgt.
Beispielsweise können
Fehler 36, die eine bestimmte Größe überschreiten, in einer Signalfarbe,
z.B. rot, dargestellt werden.
-
Die dargestellten Fehlersignale 40, 42 werden
nach einer Vergleichskörpermethode,
also beispielsweise auf Basis einer Ersatzreflektorgröße abgeschätzt und
auf dem Display 14 maßstäblich angezeigt.
Es zeigt sich also in der beispielhaften Darstellung, dass sich
der Fehler 36 stärker
quer zum Schallweg 26a als zum Schallweg 26b erstreckt. Werden
weitere Bilder übereinander
gelegt, ergibt sich ein noch genaueres Bild des Fehlers 36.
-
Der Benutzer des Ultraschallprüfgeräts bzw. der
Prüfer
bekommt also mit Hilfe der erfindungsgemäßen Darstellung eine sehr genaue
Vorstellung von der Ausrichtungen, der Größe und dem Volumen des Fehlers 36.
-
In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsvariante
werden die den Messbildern bzw. dem Auswertungsbild 44 zu
Grunde liegenden Daten weiterhin in einem Draufsichtbild 46 dargestellt.
Dies bedeutet, dass beispielsweise auf dem Monitor 12 bzw. dem
Display 14 der Prüfkörper 18 und
die Schweißnaht 20 ebenfalls
durch Linien dargestellt werden. Die gewonnenen Daten, die den Fehlersignalen 40, 42 zu
Grunde liegenden, werden derart umgerechnet, dass die Erstreckung
des Fehlers 36 in der Längsebene
des Prüfkörpers 18,
also in der Ebene die quer zum Querschnittsbild 38 verläuft, auf
dem Display 14 angezeigt wird. Auch diese Darstellung erfolgt
in einem Diagramm, welches sowohl auf der x- als auch um der y-Achse
Längeneinheiten
aufweist, so dass die Länge
und die Breite des Fehlers 36 in der Längsebene des Prüfkörpers 18 leicht
erkennbar ist.
-
Parallel zur erfindungsgemäßen Darstellung der
Messdaten kann auch ein A-Bild erzeugt werden. Dieses kann entweder
im Hintergrund abgespeichert oder gleichzeitig auf dem Display 14 angezeigt
werden.
-
Ohnehin können verschiedenen Darstellungen,
also die Querschnittsbilder 38, die Auswertungsbilder 44 und
die Draufsichtbilder 46 gleichzeitig auf dem Display 14 dargestellt
werden, es kann aber auch sinnvoll sein, wenn der Prüfer zwischen diesen
Darstellungen wechseln kann.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante
weist der Winkelprüfkopf 10 einen
Taster zur Aufnahme der Nullpunktposition zu Anfang des Prüfvorgangs
auf. Dies bedeutet, dass die Prüfung
an einer definierten Stelle auf den Prüfkörper beginnt, wobei diese Stelle
im System gespeichert wird. Der Winkelprüfkopf 10 weist hierzu
ein Mittel 38 auf (vgl. 1),
das fest mit dem Winkelprüfkopf 10 verbunden
ist und dazu dient, die jeweilige Position auf der Oberfläche des
zu prüfenden
Körpers
in Bezug auf einen Ort anzugeben der zum Zeitpunkt des Messstartes
vorlag. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Digitalkamera erfolgen,
die mit dem Gehäuse
des Winkelprüfkopfs
fest verbunden ist. Sie ist so ausgerichtet, dass sie die Oberfläche des
Prüfkörpers erfasst.
-
Als besonders vorteilhaft hat sich
der Verwendung eines Farbdisplays erwiesen, da somit die Kennzeichnung
der einzelnen Beine 28, 30, 32 und Fehler signale 40,42 sowohl
vereinfacht als auch optisch deutlicher wird.
-
Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Darstellung
ist auch, dass auf dem Monitor 12 bzw. dem Display 14 lediglich
der Bereich des zu untersuchenden Prüfkörpers 18 dargestellt
wird, der bei der Untersuchung von Interesse ist. Dies kann beispielsweise
die zu untersuchende Schweißnaht 20 sein.
Hierzu werden sowohl räumliche
Grenzwerte als auch Grenzwerte bezüglich der zu berücksichtigenden Amplituden
vor der Messung in das Ultraschall-Prüfgerät eingegeben
und berücksichtigt.
Dies bedeutet, dass nur Signale angezeigt werden, deren Ursprung entweder
der Bereich und/oder das Umfeld der zu untersuchenden Schweißnaht 20 ist
und/oder deren Signalstärke
den minimalen Grenzwert übersteigt und/oder
den maximalen Grenzwert unterschreitet.
-
Aus dem Vorangegangenen ist ersichtlich, dass
sich das erfindungsgemäße Gerät und insbesondere
auch das damit durchgeführte
Verfahren zur Prüfung
von Werkstücken
für eine
Serienmessung eignet. Beispiel für
eine Serienmessung ist die Prüfung
von Schweißverbindungen
von Kraftfahrzeugkarosserien. Das Prüfgerät wird zunächst an einem Werkstück oder
wenigen Werkstücken
einjustiert, anschließend
wird die Serienprüfung
durchgeführt.